Закономерности развития озер Якутии и их современное состояние : по материалам диатомового анализа донных отложений Пестрякова, Людмила Агафьевна

Содержание к диссертации

Введение

ГЛАВА 1. Физико-географические условия якутии

1.1. Геологическое строение и рельеф

1.2. Климат, многолетняя мерзлота, почвы и растительность региона

ГЛАВА 2. Материалы и методика

Объектом исследовани

ГЛАВА 3. Диатомовая флора и экологическая структура диатомовых комплексов озерных осадков

3.1. Изученность диатомовых водорослей водоемов региона

Заключение

• Климат, многолетняя мерзлота, почвы и растительность региона
• Объектом исследовани
• Изученность диатомовых водорослей водоемов региона

Введение к работе

Актуальность исследований. Якутия является одним из заозеренных регионов Российской Федерации, где на каждого жителя приходится, по крайней мере, по одному озеру. В последние годы в Республике Саха (Якутия) в связи с продолжающимся усыханием многих крупных озер, с ускоренным развитием промышленности и интенсификацией сельского хозяйства, значительно возрос интерес к изучению их изучению и хозяйственному освоению. Важной хозяйственной проблемой является определение запасов пресной воды, которые можно изъять на хозяйственные нужды без нанесения ущерба экологическому равновесию озер.

Актуальность темы диссертации также обусловлена необходимостью установления исторических тенденций и характеристик озерного осадконакопления для решения вопросов эволюции озер и детализации природно-климатических изменений в голоцене, выявления глобальных, локальных и антропогенных факторов, влияющих на осадконакопление, а также недостаточной степенью изученности этих вопросов для территории Северо-Восточной Сибири. Современное состояние криолитозоны необходимо знать также для составления прогнозных сценариев глобальных изменений климата.

Эволюция озерных ландшафтов Якутии, расположенных в криолитозоне может быть изучена только с помощью применения разносторонних палеолимнологических методов. Одним из таких методов является диатомовый анализ, позволяющий реконструировать этапы развития озерных экосистем. Изменения, происходящие в экосистемах озер отражаются, прежде всего, на составе альгоценозов. По своей экологической пластичности, масштабам географического распространения и уровню биопродуктивности диатомовые водоросли не имеют аналогов. Поэтому целенаправленное изучение экологии водорослей в современных и древних водоемах позволяет не только проследить их эволюцию, но и выявить особенности и закономерности изменений их структуры и продуктивности при изменениях окружающей среды.

Диатомовые водоросли в современных пресных водоемах Якутии изучаются, начиная с 1932 года (Алабышев, 1932; Комаренко, 1956, 1958, 1960, 1962, 1972; Комаренко, Васильева, 1967, 1972; Васильева, 1968, 1987, 1989 а,б, 1971, Васильева-Кралина и др.,1996, 1997 и др.), а микрофоссилии диатомей в озерных осадках региона - в последние 15 лет (Пестрякова, 1993; Пестрякова 1994; Пестрякова и др., 1995; Пестрякова, Донская, 1996; Пестрякова, 1997-2008).

Степень изученности истории озер на обширной территории России различна. Наиболее исследованными являются озера Восточно-Европейской равнины (История озер…, 1995; Субетто, 2009), менее - многочисленные малые водоемы, расположенные на территории Севера Азии (История озер…, 1995), хотя потребности в знании скорости и направленности природных процессов в озерах велики. Имеющиеся материалы по истории озер не дают возможности с одинаковой полнотой охарактеризовать этапы их развития в различных природно-географических зонах на территории нашей страны. Особенно слабо изученной остается азиатская часть страны. Изучение истории озер с применением диатомового метода на территории Якутии ранее, до исследований автора, не проводилось.

Объект исследований – донные отложения разнотипных озер Северо-Восточной Сибири (на примере Якутии), расположенных в различных ландшафтно-климатических зонах.

Предметом исследования являются эволюция и современное состояние озер криолитозоны Северо-Восточной Сибири, восстановленные методом диатомового анализа донных отложений.

Цель работы – это выявление закономерностей развития озерных экосистем Северо-Восточной Сибири (на примере Якутии) в голоцене и оценка их современного состояния для разработки принципов геоэкологического мониторинга озер по материалам диатомового анализа донных осадков.

Для достижения поставленной цели были сформулированы и решены следующие задачи:

1. Дать таксономическую и эколого-биогеографическую характеристику диатомовых водорослей в поверхностных (1-2 см) и голоценовых донных осадках озер Якутии.

2. Составить калибровочный банк данных абиотических и биотических переменных разнотипных озер, расположенных в различных ландшафтно-климатических зонах изучаемого региона.

3. Выявить основные абиотические факторы, формирующие состав и структуру диатомовых комплексов (далее ДК) в озерах Якутии.

4. Определить региональные особенности ДК озер и, используя виды-индикаторы, оценить качество озерных вод.

5. Районировать территорию Якутии по гидрохимическим и гидробиологическим параметрам озер.

6. Реконструировать этапы развития озер в голоцене, включая параметры палеосреды (уровень озер, минерализация, рН, температурный режим, трофность, скорость осадконакопления) в различных озерных провинциях Якутии.

7. Определить основные закономерности развития озер криолитозоны Северо-Восточной Сибири (на примере Якутии) в голоцене и сравнить с другими регионами Евразии.

8. Разработать методологическую основу геоэкологического мониторинга озер криолитозоны.

Научная новизна работы заключается в следующем:

впервые проведен детальный анализ богатой современной и голоценовой диатомовой флоры озер Якутии, характеризующейся таксономическим разнообразием (657 видов и внутривидовых таксонов, относящихся к 59 родам, 18 семействам, 5 порядкам и двум классам);

впервые составлен таксономический список ископаемой флоры диатомовых водорослей озер, в котором 27,6 % новых таксонов для территории Якутии;

впервые составлен уникальный калибровочный банк данных абиотических и биотических параметров, который послужил основой для выявления наиболее значимых экологических факторов, формирующих ДК пресноводных озер криолитозоны;

впервые для территории Северо-Восточной Сибири с использованием комплексного палеолимнологического анализа донных отложений озер выявлены пространственно-временные закономерности озерного седиментогенеза в голоцене и его связь с природно-климатическими процессами;

впервые проведены палеоэкологические реконструкции климатических изменений, основанные на использование математических моделей абиотических и биотических параметров озер;

впервые выполнена классификация озер по их ДК и выделены три провинции: среднеленская, вилюйская и нижнеленская, отражающая природно-географические особенности распространения озер;

впервые разработаны принципы и основы геоэкологического мониторинга озер в условиях криолитозоны.

На защиту выносятся следующие основные положения:

8. 1. 1. 1. Эколого-флористические особенности и биогеографическое разнообразие диатомовых водорослей озер, расположенных в различных ландшафтно-климатических зонах криолитозы.

         2. Оценка современного состояния озер криолитозоны с применением индикаторных видов диатомовых водорослей и регрессионно-калибровочных моделей.

         3. Картографическое районирование озер Якутии по ДК с учетом лимнологических параметров.

         4. Реконструкция этапов развития озер в голоцене и выявление их закономерностей.

         5. Основа геоэкологического мониторинга озер в условиях криолитозоны.

         Теоретическая значимость исследования заключается в том что, выявлены закономерности голоценовой эволюции и современного состояния озер в условиях криолитозоны с позиций взаимосвязи и взаимозависимости абиотических и биотических компонентов лимнических систем, подчиняющихся глобальным, региональным и локальным природно-климатическим изменениям окружающей среды в настоящем и в будущем.

         Практическая значимость состоит в том, что результаты работы позволяют выявлять основные закономерности изменения природных условий озер на протяжении голоцена, оптимально использовать природные ресурсы озер и прогнозировать эволюцию озерных криогенных ландшафтов в условиях глобального потепления климата Северной Евразии. Они позволяют получить временную и пространственную характеристику изменений лимнических систем Якутии, в том числе в условиях усиливающийся аридизации климата в последнем столетии. Результаты работ могут служить основой геоэкологического мониторинга озер и природоохранных мероприятий.

         Внедрение результатов исследования. Все исследования выполнялись в соответствии с планом научно-исследовательских работ Лаборатории озероведения и кафедры экологии Якутского госуниверситета (далее ЯГУ) по основным темам: «Паспортизация озер совхозов Центральной Якутии» (Г.Р.01.84.0065033, 1985); месторождениях сапропеля: Обюге-1, Обюге-2, Уллунгнаах и др. Якутской АССР» (Г.Р.01.87.0098678,1989, №1,2); «Поисково-оценочные работы на озерных «Детальная разведка месторождения сапропеля озер (Хатылыма, Сатагай, Большая Чабыда, Уулаах Эбэ, Сугун, Нелечех, Уолбут) районов Якутской АССР»(Г.Р. 01.87.0008678, 1989-1990); «Лимнологические исследования и разработка рекомендаций по восстановлению проточности системы озер г. Якутска» (Г.Р.01.90.0048594, 1990); «Разведка запасов и качества сапропеля озер Центральной Якутии, разработка рекомендаций по их использованию» (Г.Р.01.87. 0098678,1990); «Эколого-лимнологическая паспортизация озер в черте г. Якутска» (Г.Р.01.90.004831, 1991); «Открытые водоисточники в водоснабжении сельских населенных пунктов Республики Саха (Якутия)» (Г.Ф. №01930009669, 1995); в рамках гранта «Университеты России. Фундаментальные исследования. Озера Якутии (географические, лимнологические и ресурсоведческие исследования озер)» (№ 991241,1999-2001); в рамках проектов РНТП Республики Саха (Якутия) выполнены темы: «Гидробиологические ресурсы водоемов Центральной Якутии» (№ 8.22, 2003); «Развитие озер Якутии в голоцене по материалам диатомового и группового биологического анализа» (№8.17,2002-2003); «Биоиндикационная оценка качества питьевых вод р. Анабар»(№8.27, 2005); по тематическим планам Федерального агентства водных ресурсов в рамках реализации мероприятий программы по мониторингу поверхностных водных объектов и водохозяйственных сооружений на территории Республики Саха (Якутия) зоны деятельности Ленского БВУ Росводресурсов «Разработка Схемы комплексного использования и охраны водных ресурсов бассейна реки Лена (СКИОВР, №4655-6с, 2002); в рамках реализации ФЦП «Социальное развитие села до 2010 года» (МСХ РФ) «Оценке состояния и использования водных объектов (водохранилищ, озёр), расположенных по трассе водовода Лена-Туора-Кюель» (2004, №30/2004); «Исследование влияния сточных дражных полигонов золотодобывающих предприятий на гидрохимическое и гидробиологическое состояние водоемов бассейна р. Малый Патом» (2005, №МИО-3/2005), «Исследование влияния р. Малый Патом на гидрохимическое и гидробиологическое состояние вод р. Лена» (2005, 27/2005); «Проведение исследований природных и антропогенных факторов формирования и проявления повышенного содержания тяжелых металлов в поверхностных водных объектах р. Алдан (в районе Селигдар-Якокит-Томмот)» (2006, №МИО-1/2006); в рамках российско-германского проекта по составлению калибровочного банка данных озер Якутии с институтом Полярных и Морских исследований им. Альфреда Вегенера (AWI), Потсдам, Германия: «Expedition “Verkhoyansk 2005” – Limnogeological studies at Lake Billyakh, Verkhoyansk Mountains, Yakutia”(2006); “Limnological studies in Central and North-east Yakutia in summer 2003-2006”. При личном участии автора проведены: международная научная конференция «Озера холодных регионов криолитозоны» и выпущен сборник статьей в 5-ти томах (Якутск, 2000), научно-практическая конференция «Гуманизация экологического образования, воспитания и просвещения в Республике Саха (Якутия)» и выпущен сборник статей (Якутск, 2007).

         Результаты исследований используются в работах Лаборатории озероведения ЯГУ (ЛОЗ ЯГУ), ФГНУ Института прикладной экологии Севера (далее ИПЭС) и Института Полярных и Морских исследований им. Альфреда Вегенера (далее AWI).

         Результаты научных исследований используются в лекциях по дисциплинам «Экология», «Концепции современного естествознания» и спецкурсах «Палеогеография», «Охрана водных ресурсов и их рациональное использование в условиях криолитозоны» для студентов, обучающихся по специальностям «природопользование», «география», «биология», при руководстве курсовыми и дипломными проектами, кандидатскими диссертациями.

         Использованные материалы и личный вклад автора. Диссертация выполнена автором в ЯГУ и ИПЭС в рамках программ ряда региональных, российских и международных лимнологических программ и проектов. В работе использованы результаты исследований, проведенных в 1990-2006 гг. под руководством и непосредственном участии автора на разнотипных озерах Якутии в составе 27-х экспедиций. Фактический материал по всем исследуемым озерам собран, обработан и проанализирован непосредственно автором. Автор принимал участие в полевых исследованиях и бурении на озерах, в том числе, в их организации. Существенная активизация научно-экспедиционных исследований в течение последних 6 лет (2003-2008 гг.) стала возможной благодаря Российско-Германскому сотрудничеству между Якутским госуниверситетом им. М.К. Аммосова и институтом Полярных и Морских исследований им. Альфреда Вегенера (AWI) при участии Института озероведения РАН (д.г.н. Д.А. Субетто). В ходе сотрудничества были проведены дорогостоящие работы с соответствующим транспортным, буровым, современным приборным и аналитическим обеспечением. Получен большой массив новых данных, в частности по радиоуглеродной датировке, геохимии и палеоботанике этого региона. Автор был в числе руководителей и организаторов всех совместных экспедиций. Идея и методика создания калибровочной базы данных озер и их воплощение принадлежат творческому коллективу Российско-Германского сотрудничества, в том числе и автору диссертации, включая абиотические и биотические составляющие.

         Научная апробация работы. Материалы и основные результаты проведенных исследований неоднократно докладывались и обсуждались на многочисленных республиканских, российских и международных конференциях, симпозиумах различного уровня: на диатомовых семинарах при кафедре ботаники ЛГУ, на школах диатомологов России, стран СНГ и зарубежья (Иркутск, 1993; Киев, 1999; Греция, 2000; Борок, 2002; Польша, 2004); на Всесоюзном совещании по истории озер (Минск, 1989); «Озерные экосистемы: биологические процессы, антропогенная трансформация, качество воды» (Минск, 1999, 2007); на международных конференциях, форумах и симпозиумах по проблемам науки (Москва, 2001, 2002; Пенза, 2002; Пермь, 2002; Helsinki, Finland, 2003; Potsdam, Germany, 2004; San Francisco, USA, 2004; Leipzig, Germany, 2004; EGU General Assembly, 24-29 April 2005, Vienna; DEKLIM/Pages conference 2005, March 7-10, Mainz; 2^nd European Conference on Permafrost (EUCOP) 2005, 12-16 June, Potsdam, Germany, In Limnogeology Congresses - ILIC. 11-14 July 2007, Barcelona, Spain, 2nd International Meeting on Arctic Palaeoclimate and its Extremes, Durham, 1.-4. April 2008, SCAR/IASC meeting in St. Petersburg 2008, 10th ASSW (Arctic Science Summit Week) Sciense Symposium 2009 - 22-28 March 2009, Bergen, Norway). Разработана специальная методика сбора и подготовки проб донных отложений озер для диатомового анализа в условиях Якутии (Пестрякова, 1997). Отдельные вопросы диссертации докладывались и обсуждались на заседаниях географического отделения биолого-географического факультета ЯГУ, Якутского филиала РГО (г. Якутск) и заседаниях палеолимнологической комиссии РГО (г. Санкт-Петербург) в 2005-2007 гг.

         Публикации. По теме диссертационного исследования опубликовано 71 научная работа (включая 8 монографий и 3 учебных пособия) общим объемом 23,22 печатных листов. Основное содержание диссертационной работы изложено в монографии «Диатомовые комплексы озер Якутии»(2008), получившей диплом "Лучшая научная книга" в номинации "Монографии» на 12-й Дальневосточной выставке-ярмарке "Печатный двор-2008» (г. Владивосток).

         Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 6 глав, заключения, списка литературы (??? источника, в том числе ?? иностранных), содержит ??? страниц текста, ?? рисунков, ?? таблиц и отдельный том приложения. В Приложении представлены ? объем работы ??? страниц, включая ?? рисунка, ?? таблиц.

         Благодарности. Первые слова благодарности за творческий настрой при написании диссертации автор адресует своим учителям д.б.н. Н.Н.Давыдовой (Институт озероведения РАН), д.г.н., проф., Д.А.Субетто (РГПУ), к.г.н., проф., Жиркову И.И. (Лаборатория озероведения ЯГУ), которые ввели его в мир Науки и позволили увидеть ее увлекающие горизонты. В работе над диссертацией помогли советы и замечания д.б.н. С.И. Генкала (ИБВВ РАН), проф., Ульрике Херцшук (AWI), доктора наук Бернхарда Дикманна (AWI), к.б.н., Л.Б. Назаровой (AWI, Казанский ГУ), к.г.н., д.ф.н., проф., Г.Н.Максимова (ЯГУ), д.б.н., проф., М.М. Черосова (ИБПК СО РАН), к.г.н. Н.П. Босикова (ИМЗ СО РАН), которым автор выражает свою глубокую признательность. Особую благодарность автор выражает коллективам Института полярных и морских исследований им. А. Вегенера (проф. Х-В. Хубертен), кафедры экологии ЯГУ (проф. П.А.Гоголева), а также сотрудникам Лаборатории озероведения ЯГУ (К.И. Жирков), Института прикладной экологии Севера (д.б.н., Г.Н. Саввинов) за дружеское участие, помощь и поддержку проведенных исследований. Автор выражает глубокую и искреннюю признательность членам своей семьи за активное участие в проведении полевых работ, за техническую и моральную помощь, оказанную во время подготовки этой работы.

         Климат, многолетняя мерзлота, почвы и растительность региона

         Практическая значимость. Результаты работы позволяют выстроить на основе геоэкологических принципов мониторинга контроль динамики экологических ситуаций в озерах криолитозоны (на территории Якутии). Получена временная и пространственная характеристика изменений лимнических систем Якутии, в том числе в условиях усиливающейся аридизации климата в последнем столетии. Результаты работы стали основой формируемой системы геоэкологического мониторинга озер и природоохранных мероприятий в Республике Саха (Якутия).

         Результаты исследований используются в работах Лаборатории озероведения ЯГУ (ЛОЗ ЯГУ), ФГНУ Института прикладной экологии Севера (далее ИПЭС) и Института Полярных и Морских исследований им. Альфреда Вегенера (далее AWI).

         Результаты научных исследований используются в лекциях по дисциплинам «Экология», «Концепции современного естествознания» и спецкурсах «Палеогеография», «Охрана водных ресурсов и их рациональное использование в условиях криолитозоны» для студентов; обучающихся по специальностям «природопользование», «география», «биология», при руководстве курсовыми и дипломными проектами, кандидатскими диссертациями.

         Внедрение результатов исследования. Все исследования выполнялись в соответствии с планом научно-исследовательских работ Лаборатории озероведения и кафедры экологии Якутского госуниверситета (далее ЯГУ) по основным темам: «Паспортизация озер совхозов Центральной Якутии» (Г.Р.01.84.0065033, 1985); «Поисково-оценочные работы на озерных месторождениях сапропеля: Обюге-1, Обюге-2, Уллунгнаах и др. Якутской АССР» (Г.Р.01.87.0098678, 1989, №1, 2); «Детальная разведка месторождения сапропеля озер (Хатылыма, Сатагай, Большая Чабыда, Уулаах Эбэ, Сугун, Нелечех, Уолбут) районов Якутской АССР» (Г.Р. 01.87.0008678, 1989-1990); «Лимнологические исследования и разработка рекомендаций по восстановлению проточности системы озер г. Якутска» (Г.Р.01.90.0048594, 1990); «Разведка запасов и качества сапропеля озер Центральной Якутии, разработка рекомендаций по их использованию» (Г.Р.01.87. 0098678, 1990); «Эколого-лимнологическая паспортизация озер в черте г. Якутска» (Г.Р.01.90.004831, 1991); «Открытые водоисточники в водоснабжении сельских населенных пунктов Республики Саха (Якутия)» (Г.Ф. №01930009669, 1995); грант «Университеты России. Фундаментальные исследования. Озера Якутии (географические, лимнологические и ресурсоведческие исследования озер)» (№ 991241, 1999-2001); в рамках проектов РНТП Республики Саха (Якутия) выполнены темы: «Гидробиологические ресурсы водоемов Центральной Якутии» (№ 8.22, 2003); «Развитие озер Якутии в голоцене по материалам диатомового и группового биологического анализа» (№8.17, 2002-2003); «Биоиндикационная оценка качества питьевых вод р. Анабар»(№8.27, 2005); Федерального агентства водных ресурсов в рамках реализации мероприятий программы по мониторингу поверхностных водных объектов и водохозяйственных сооружений на территории Республики Саха (Якутия) зоны деятельности Ленского БВУ Росводресурсов вьшолнена тема «Разработка Схемы комплексного использования и охраны водных ресурсов бассейна реки Лены (СКИОВР, №4655-6с, 2002); ФЦП «Социальное развитие села до 2010 года» (МСХ РФ) «Оценка современного состояния и использование водных объектов (водохранилищ, озёр), расположенных по трассе водовода Лена - Туора-Кюель» (2004, №30/2004); «Исследование влияния сточных дражных полигонов золотодобывающих предприятий на гидрохимическое и гидробиологическое состояние водоемов бассейна р. Малый Патом» (2005, №МИО-3/2005), «Исследование влияния р. Малый Патом на гидрохимическое и гидробиологическое состояние вод р: Лены» (2005, 27/2005); «Проведение исследований природных и антропогенных факторов формирования и проявления повышенного содержания тяжелых металлов в поверхностных водных объектах р. Алдана (в районе Селигдар-Якокит-Томмот)» (2006, №МИО-1/2006); в рамках российско-германского проекта по составлению калибровочного банка данных озер Якутии с институтом Полярных и Морских исследований им. Альфреда Вегенера (AWI), Потсдам, Германия: «Expedition "Verkhoyansk 2005" — Limnogeological studies at Lake Billyakh, Verkhoyansk Mountains, Yakutia"(2006); "Limnological studies in Central and Northeast Yakutia in summer 2003-2006". При личном участии автора проведены: международная научная конференция «Озера холодных регионов криолитозоны» и выпущен сборник статьей в 5-ти томах (Якутск, 2000), научно-практическая конференция «Гуманизация экологического образования, воспитания и просвещения в Республике Саха (Якутия)» и выпущен сборник статей (Якутск, 2007).

         Личный вклад автора. Диссертация выполнена автором в ЯГУ (основное место работы) и ИПЭС (в качестве совместителя) в рамках программ ряда региональных, российских и международных лимнологических программ и проектов. В работе использованы результаты исследований, проведенных в 1990-2006 гг. под руководством и непосредственном участии автора на разнотипных озерах Якутии в составе 27 экспедиций. Фактический материал по всем исследуемым озерам собран, обработан и проанализирован непосредственно автором. Разработана специальная методика сбора и подготовки проб донных отложений озер для диатомового анализа в условиях Якутии (Пестрякова, 1997). Автор принимала участие в полевых исследованиях и бурении на озерах, в том числе в их организации. Существенная активизация научно-экспедиционных исследований в течение последних 6 лет (2003-2008 гг.) стала возможной благодаря Российско-Германскому сотрудничеству между Якутским госуниверситетом им. М.К. Аммосова и институтом Полярных и Морских исследований им. Альфреда Вегенера (AWI) при участии Института озероведения РАН (д.г.н. Д.А. Субетто). В ходе сотрудничества были проведены работы с соответствующим транспортным, буровым, современным приборным и аналитическим обеспечением. Получен большой массив новых данных, в частности, по радиоуглеродной датировке, геохимии и палеоботанике этого региона. Автор была в числе руководителей и организаторов всех совместных экспедиций. Идея и методика создания калибровочной базы данных озер и их воплощение принадлежат творческому коллективу Российско-Германского сотрудничества, в том числе и автору диссертации, включая абиотические и биотические составляющие.

         Научная апробация работы. Материалы и основные результаты проведенных исследований неоднократно докладывались и обсуждались на многочисленных республиканских, российских и международных конференциях, симпозиумах различного уровня: на диатомовых семинарах при кафедре ботаники ЛГУ, на школах диатомологов России, стран СНГ и зарубежья (Иркутск, 1993; Киев, 1999; Греция, 2000; Борок, 2002; Польша, 2004); на Всесоюзном совещании по истории озер (Минск, 1989); «Озерные экосистемы: биологические процессы, антропогенная трансформация, качество воды» (Минск, 1999, 2007); на международных конференциях, форумах и симпозиумах по проблемам науки (Москва, 2001, 2002; Пенза, 2002; Пермь, 2002; Helsinki, Finland, 2003; Potsdam, Germany, 2004; San Francisco, USA, 2004; Leipzig, Germany, 2004; EGU General Assembly, 2005, Vienna; DEKLIM/Pages conference 2005, Mainz; 2 European Conference on Permafrost (EUCOP) 2005, Potsdam, Germany, In Limnogeology Congresses - ILIC. 2007, Barcelona, Spain, 2nd International Meeting on Arctic Palaeoclimate and its Extremes, Durham, 2008, SCAR/IASC meeting in St. Petersburg 2008, 10th ASSW (Arctic Science Summit Week) Sciense Symposium 2009, Bergen, Norway). Отдельные вопросы диссертации докладывались и обсуждались на заседаниях географического отделения биолого-географического факультета ЯГУ, Якутского филиала РГО (г. Якутск) и заседаниях палеолимнологической комиссии РГО (г. Санкт-Петербург) в 2005-2007 гг.

         Объектом исследовани

         Многие озера, связанные с протаиванием ископаемых льдов и льдистых грунтов, переживают стадию усыхания, так как не имеют значительной водосборной площади. Однако наряду с высыханием озер часто имеет место образование новых озер за счет оседания и провалов грунта, содержащего лед. И то, и другое являются частями процесса потери грунтовой воды, законсервированной при замерзании многолетнемерзлых грунтов на длительное время.

         В последние годы в республике в связи с продолжающимся усыханием многих крупных озер, а также с ускоренным развитием промышленности и интенсификацией сельского хозяйства, интерес к изучению и хозяйственному освоению озерных объектов значительно возрос. Особенно остро стоит проблема определения запасов водных ресурсов озер, которые можно изъять на хозяйственные нужды без нанесения ущерба их экологическому равновесию. Для решения этой проблемы и ряда других вопросов региональной лимнологии Лабораторией озероведения проводятся комплексные исследования озер Центральной Якутии.

         Лимнологические исследования и лимносъемочные работы, анализ специальных аэрофотосъемочных картографических материалов, а также морфометрических, гидрологических, гидрохимических и гидробиологических особенностей озер позволили И.И. Жиркову (1983, 2000, 2008) разработать региональную классификацию озер на ландшафтно-генетической основе. Выделены следующие основные морфогенетические типы озер: термокарстовые, водно-эрозионные, эрозионно-термокарстовые, карстовые, озера песчаных дюнов (местное название тукуланы), антропогенные, озера трагаювых поверхностей с дальнейшей их дифференциацией на подтипы, группы и подгруппы.

         В пределах Центральноякутской низменности наиболее широкое распространение получили термокарстовые озера, небольшие по размерам и имеющие округло овальную форму. Глубина большинства озер колеблется от 0,5 до 2,0 м. Самым крупным озером является оз. Ниджили (около 120 км2), расположенное в древней долине Нижнего Вилюя. Берега озер, образовавшихся в результате провалов и просадок, мощных сильнольдистых суглинистых пород, являются преимущественно высокими и крутыми, а образовавшиеся в результате проседания маломощного "ледового комплекса", — низкими, заболоченными.

         Гидрологический режим озер Якутии и взаимосвязь озерных вод с подземными водами в значительной мере зависят от стадии развития термокарстовых котловин (начальная, зрелая, аласная), так как каждой стадии соответствуют свои условия формирования подозерных таликов и свой характер взаимосвязи их вод с озерными. Так, в начальную и зрелую стадии с увеличением площади озера увеличивается его глубина, соответственно, увеличивается и мощность подозерного талика. В этот период взаимосвязь подземных вод талика с озером наиболее тесная. В стадии "старения" озера интенсивно усыхают, что способствует промерзанию и уменьшению мощности таликов. В результате таликовые подземные воды изолируются от озера мерзлыми породами и между ними прекращается активный водообмен. С течением времени, вследствие промерзания, подозерный талик полностью поглощается мерзлотой.

         Уровенный режим озер Центральной Якутии характеризуется, прежде всего, весенним подъемом, обусловленным притоком воды от снеготаяния. Подъем уровня начинается в начале мая. Интенсивность подъема в различные годы неодинакова и зависит от метеорологических условий весны. Максимальные уровни на озерах наблюдаются в июне, продолжительность их стояния составляет в большинстве озер 1-5 дней, в крупных озерах — более 10 дней (озера Тюнполю, Ниджили). С июля на озерах наблюдается падение уровня, обусловленное потерями воды на испарение. Спад уровня воды происходит постепенно, однако в летний период бывают кратковременные подъемы за счет выпадающих атмосферных осадков. На проточных озерах они имеют место в августе-сентябре. На бессточных озерах летних подъемов уровня, как правило, не бывает. Наименьшие уровни воды наблюдаются в зимний период года, обычно в ноябре-апреле. Температура воды значительнее устойчивее, чем температура воздуха, что связано с большой удельной теплоемкостью воды. Температурной устойчивости способствует слабая перемешиваемость холодных и более теплых слоев воды, имеющих различную плотность. Характерной чертой для текучих водоемов является равенство температур по вертикали - так называемая гомотермия, а для стоячих водоемов - расчленение температурных слоев - стратификация.

         Основной источник тепла для воды в озере — это солнечная радиация (90-98%). Самые большие тепловые затраты озера идут на испарение воды (40-60%), а также на излучение тепла с поверхности озера. Температурный режим озера в основном определяется той высотой, на которой оно расположено, и изменяется от о о +25 до 0 С. Также температурный режим озера зависит от его питания и от степени проточности озера — в проточных озерах температура всегда ниже, чем в бессточных водоемах.

         Температура воды оказывает многогранное воздействие на жизнь и распространение водных организмов. Изменение температуры воды является важным фактором, определяющим интенсивность жизненных процессов гидробионтов. При прямой «летней» температурной стратификации образуется верхний нагретый слой, так называемый «эпилимнион» толщиной от нескольких сантиметров до нескольких метров. Разница в летней температуре поверхностных и придонных слоев воды может оказаться весьма значительной. Довольно часто этот температурный рубеж происходит на границе эпилимниона и гиполимниона — металимнионе. Металимнион - слой в водоемах, в пределах которого в период летней прямой стратификации температура резко понижается с увеличением глубины, т.е. слой температурного скачка. Наличие слоя температурного скачка затрудняет процесс ветрового перемешивания, особенно в конце лета, когда явление температурного скачка наиболее ярко выражено в озерах. Гиполимнион -толща воды, находящейся в водоемах ниже слоя температурного скачка, и он характерен для глубоких озер. В пределах гиполимниона температура воды мало меняется в течение года, медленно возрастая от весны к концу осени, и обычно не превышает 4С. Глубинный холодный слой — «гиполимнион» — не участвует в суточной циркуляции воды в озере.

         Изученность диатомовых водорослей водоемов региона

         Большая часть (77,4 % от 496) видов, встреченных в диатомовых комплексах поверхностных осадков 199 озер, имеет низкую оценку обилия - «редко» и «нередко». Список массовых таксонов диатомового комплекса составил 112 наименований, из них четыре рода имели открытую номенклатуру на уровне вида (табл. 5 Приложения). Остальные 108 видов составили массовые формы диатомей, прежде всего, доминантов (более 10 % от общего количества створок в пробе) и субдоминантов (5-Ю %). Из них 45,4 % характерны только для среднетаежных озер (ВЗ), однако их активность значительно ниже (от 1 до 49 озер).

         Из общего количества массовых видов самыми активными и постоянными оказались всего 13 видов: Achnanthes laevis (в 50,3 % озер от 199), A. minntissima (50,8 %), Aulacoseira granulata (51,3 %), Eunotia praerupta (53,8 %), E. monodon (54,3 %), E. veneris (51,8 %), Fragilaria brevistriata (52,8%), F. ulna (53,3 %), F. pinnata (56,3 %), F. construens et f. venter (55,3 %), Stauroneis anceps et f. gracilis (52,3 %), Tabellariafenestrata (54,8 %) и

         Т. flocculosa (55,8 %). Все перечисленные постоянные виды были зафиксированы «в массе» во всех шести группах озер, кроме Achnanthes laevis и A. minutissima. Эти виды не были «массовыми» в озерах лесотундры (В1). Большинство перечисленных видов относится к обрастателям. Донные и планктонные формы были представлены только по одному виду {Stauroneis anceps et f. gracilis, Aulacoseira granulata, соответственно).

         Значительная часть диатомей (50 видов) из 199 озер была представлена добавочными видами: 14 % - отмечены в 5 группах озер, 32 % - в 4 группах озер, столько же видов в 3 группах, остальные 22 % видов - только в двух группах озер (см. табл. 4.3).

         К числу случайных таксонов относятся 49 видов. Все они были зафиксированы в среднетаежных озерах (ВЗ).

         По частоте встречаемости из 496 видов, встреченных в 199 озерах, всего 2,4 % таксонов являются ведущими в диатомовых комплексах. Абсолютное доминирование по встречаемости и по количеству створок принадлежит Fragilaria construens et f. venter Hust. - космополиту, типичному массовому виду в водоемах Центральной Якутии, особенно его форме venter (Пестрякова, 1994, 2004, 2005). Второй таксон Stephanodiscus hantzschii Grun., в «массе» развивающийся в высокоэвтрофных водах, значительно уступает F. construens et f. venter Hust., составляя всего 7%. Третий вид - F. pinnata Ehr., по сравнению с F. construens, чаще всего встречается в относительно холодноводных водоемах региона (Пестрякова, 1994).

         Танатоценозы исследованных озер Якутии. Из 436 видов и разновидностей диатомеи массовыми в танатоценозах изученных озер региона оказались 156 таксонов (35,8%) (табл. 5 Приложения). Из них только Fragilaria construens et f. venter абсолютно доминировали во всех изученных озерах. В шести озерах отмечено доминирование F.pinnata, в пяти озерах — F. brevistriata, в четырех озерах - Amphora libyca и Cyclotella radiosa, в трех озерах - 6 видов (8,2% от числа массовых видов), в двух озерах - 15 видов (20,5%) и 48 видов (65,8%) -только в одном озере.

         Из общего количества массовых видов в арктических озерах (А) Нижнеленской провинции зафиксированы 16 видов (4,1% от общего числа таксонов и 21,9% от общего числа массовых видов).

         В горном озере Биллях (В4) из 159 таксонов семь родов имели открытую номенклатуру на уровне вида {Achnanthes, Consinodiscus, Diploneis, Gomphonema, Gyrosigma, Hantzshia, Pinnularid). В состав массовых видов вошел 41 вид (25,8%); в среднетаежных озерах (ВЗ): Вилюйской провинции (Сатагай и Богуда) - 34 вида (8,7% и 46,6%) и Среднеленской (Улахан Чабыда и Сайсары) - 33 вида (8,5% и 45,2%).

         Таким образом, общий список массовых видов в изученных озерах Якутии состоял из 141 вида и разновидности (табл. в Приложении). Из них в поверхностных осадках 199 озер - 112 (51,7 %), а в танатоценозах - 68 (48,3%) таксонов.

         Анализ сравнения списка массовых форм поверхностных проб арктических водоемов (группа А) с пробами из танатоценозов двух озер Нижнеленской провинции показал, что всего зафиксировано в «массе» 32 вида, в том числе в группе А - 21, а в танатоценозах озер Ладаннаах и Вое. Севостьян - 18 таксонов. Из них всего 4 таксона {Fragilaria brevistriata, Fragilaria construens et f. venter, Fragilaria pinnata и Eunotia monodon) встречались в «массе» в сравниваемых группах озер. Из доминирующего комплекса пять таксонов {Aulacoseira ambigua, Diploneis smithii, Gyrosigma acuminatum, Opephora martyi и Stauroneis smithii) характерны только для танатоценоза одного из двух озер Нижнеленской провинции.

         В группе среднетаежных озер (ВЗ) в поверхностном слое осадков в «массе» зафиксировано 111 таксонов. В танатоценозах встречены 52 вида, в том числе в озерах Вилюйской и Среднеленской провинций почти равная доля их участия (29 и 30%), из которых 17 (13,3%) видов зафиксированы только в озерных танатоценозах. Следовательно, общий список доминантных и субдоминантных форм среднетаежных озер (ВЗ) обогатился до 128 таксонов. Из них только Fragilaria construens et f. venter и Amphora libyca являются общими в списках в «массе». Из списка доминирующего комплекса группы ВЗ четыре таксона (обрастатель - Fragilaria pinnata, донные - Navicula radiosa и Neidium iridis, планктонный — Cyclotella radiosa) зафиксированы в танатоценозах трех озер.

         Похожие диссертации на Закономерности развития озер Якутии и их современное состояние : по материалам диатомового анализа донных отложений

         История развития и современное состояние водоемов Карельского перешейка и г. Санкт-Петербурга по материалам диатомового анализа донных отложенийЛудикова Анна Валерьевна

         Закономерности накопления и распределения тяжелых металлов в донных отложения Верхней ВолгиЛевинский Владимир Валерьевич

         

         Закономерности развития опасных природных и техно-природных процессов на территории города Томска и их влияние на устойчивость природно-технических систем Рутман Михаил Григорьевич

         

         Закономерности развития техногенеза в структуре географической оболочки и его геоэкологические последствия Карлович Игорь Анатольевич

         

         Закономерности развития опасных природных и техноприродных процессов на территории деятельности Морского терминала ЗАО "КТК-Р" и их влияние на устойчивость инженерных сооружений : Черноморское побережье, г. НовороссийскОстапчук Святослав Иванович

         Закономерности развития термокарстовых процессов в пределах озерно-термокарстовых равнин : на основе подходов математической морфологии ландшафтаКапралова, Вероника Николаевна

         

         Геоэкологическая оценка современного состояния озер Центральной ЯкутииКсенофонтова Марта Ивановна

         

         Динамика растительности в озерных ландшафтах Ладожского бассейна в позднем плейстоцене и голоцене : По результатам палинологического анализа донных отложений озерСапелко Татьяна Валентиновна

         

         Особенности миграции ели и ольхи в голоцене на Северо-Западе европейской части РоссииСавельева Лариса Анатольевна

         

         Закономерности формирования современных донных отложений Азовского моряПольшин, Владимир Владимирович